1·接口電路設計中不能不注意到人機接口的重要性和目前人機接口的落后現狀
人機交互設備是計算機系統中最基本的設備之一，是人和計算機之間建立聯系、交換信息的外部設備，常見的人機交互設備可分為輸入設備和輸出設備兩大類。
輸入設備是人向計算機輸入信息的設備，目前常用的輸入設備有：①鍵盤，人向計算機輸入信息的最基本設備；②鼠標器，一種光標指點設備；③觸摸屏，一種坐標定位設備，常用于公共查詢系統。
輸出設備是直接向人提供計算機運行結果的設備，目前常用的輸出設備有：①顯示器，計算機的主要輸出設備，它與鍵盤一起構成最基本的人機對話環境；②打印機，打印機為用戶提供計算機信息的硬復制。
人機接口是計算St同人機交互設備之間實現信息傳輸的控制電路。它與人機交互設備一起完成兩個任務：①信息形式的轉換②信息傳輸的控制。在入機交互設備與入機接口之間的信息傳輸中，目前大多采用并行通信方式。
鍵盤由一組排列成矩陣形式的按鍵開關組成，通常有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種類型。
編碼鍵盤中某個鍵按下后，能夠提供與該鍵相對應的編碼信息，它的缺點是硬件設備隨著鍵數的增加而增加；非編碼鍵盤是用較為簡單的硬件和一套專用程序來識別按下鍵的位置，并提供與按下鍵相對應的中間代碼，然后再把中間代碼轉換成要對應的編碼。由于鍵盤通常排列成矩陣格式，因此可以用硬件或軟件的方法對行、列分別進行掃描去查找按動的鍵。常用的方法有：①行反轉法；②行掃描法；③行列掃描法，IBM PC／XT中，對鍵盤就是采用這種掃描方法。
CRT顯示器是微機系統中一種最重要的人機交互設備，它可用來顯示字符、圖形和圖像，CRT顯示器可分為單色和彩色兩種。CRT顯示器采用光柵掃描技術，利用CRT中高速電子束的不斷掃描來實現屏幕上圖形／字符的顯示。CRT顯示接口的主要任務是：①接受來自計算機(通過系統總線)的欲顯示字符的代碼；②按規定產生各種有用的定時信息；③取 出顯示字符，按掃描次序換成能控制各個光點的找點信號；④按時產生并加入行同步、場同步以及消引信號．形成“全電視信號”。CRT字符顯示接口電路如圖5-27所示。
然而，盡管隨著科技的進步，計算機的計算能力、存儲能力和多媒體處理能力都已經有了很大的發展，但是人們使用計算機的方式并沒有發生本質的改變。如上所述人機交互方式主要是靠鍵盤、鼠標和屏幕來完成，這是因為目前計算機的使用方法是按計算機本身的方便而設計的，并不是很符合人們主要依靠語音和視覺的交互習慣。也就是說用戶要適應計算機，即“以計算機為中心”的計算模式。人們使用計算機時需要坐到計算機前，即計算機并沒有與人們的生活環境融合在一起，仍然是桌面計算(deskt。p)的方式。這樣用戶到計算機的輸入寬帶與計算機到用戶的輸出寬帶產生了不平衡，用戶的輸入寬帶遠低于計算機輸出的寬帶。結果計算機軟件功能的靈活性與人機交互能力的落后形成了巨大反差�；诖耍偈谷藗儾粩嗵剿鞲鼮樽匀坏娜藱C交互方式和技術手段。
(1)無所不在的計算 前施樂公司的首席科學家Mark Weiser早在1991年就提出』“無所不在的計算’’的思想，強調把計算機嵌入到環境或日常工具中去，讓計算機本身從人們的視線中消失，讓人們注意的中心回歸到要完成的任務本身。雖然目前還很難對“新一代人機界面技術”下一個準確的定義，但我們可以這樣理解未來的人機環境，它將是“以人為中心的計算”，即計算機的使用將更加符合人的習慣，建立一個自然人機界面與和諧的人機環境。計算機將“嵌入’’到人們的日常環境(如辦公室、住家)和機電設備中，我們與這樣的環境交互就像與他人交流一樣自然，設備的使用也將更為簡便。今后計算機應能聽、能看、能說，而且應能“善解人意”，即理解和適應人的情緒或心情。未來計算機的發展要以人為中心，必須使計算機易學好用，使人以語言、文字、圖像、手勢、表情等自然方式與計算機打交道。
(2)信息內容的智能處理信息技術產品逐步進入后PC時代，各式各樣的信息家電、網絡接入終端以及集成計算與通信功能的產品繁多。易用性、善解人意已逐漸變成信息設備參與市場競爭的關鍵。甚至一個具有重大創新的知識產權將帶動一個新產業。如中文和漢語信息處理，面向信息內容的智能化處理技術，包括文字與語音的識別、翻譯、查詢、分類、摘要等。這方面的技術突破將極大地推動信息服務業和計算機產業。將信息轉變為知識、將信息基礎設施發展為知識基礎設施是21世紀的重要科研方向。這里，在軟件方面要重點解決：數據發掘、知識發現、Intemet網上海量信息的智能化檢索和網上軟件機器人等。
（3）采用互聯時代的語音識別技術 語音識別是新一代人機界面中最重要的技術之一。
但到目前從昕寫機到電話語音識別，語音識別的應用還不是十分成熟。這種局面將會隨著移動無線互聯網以及新一代移動通信的發展而產生變化�，F有語音技術在未來幾年會在嵌入式系統、無線互聯網以及語音翻譯中應用起來，這對信息產業將產生深刻的影響。將來用戶無論是在辦公室、家中，還是在旅行的路上都可以通過移動或者固定電話與語音門戶網站進行自動對話，傾聽語音門戶為您提供的服務，得到感興趣的諸如新聞、天氣、航班、酒店、交通、殷市行情和文體娛樂等各種信息，使“瀏覽”互聯網的過程不再局限于計算機。
據統計，在日常生活中人類的溝通大約有75％左右是通過語音來完成的，語音無庸置疑地將成為人與計算機等信息設備進行交互的最重要的“人機界面”。語音識別技術的研究工作始于20世紀50年代，經過近半個世紀來的發展，語音識別技術開始走出實驗室，進入到社會生活的各個領域。語音聽寫技術(即大詞匯量連續語音識別技術)始終是語音識別研究的核心問題，基于這一技術的產品也是語音識別技術產品在大眾中知名度****的一種。在這個領域國內外已經出現了一些商業化的產品，其中比較有代表性的是IBM公司的v，aV0ice和DRAG()N公司的Naturally speaking。語音識別技術的另一重要應用是用在各種設備產品的命令導航中，它使得我們不必再用按鈕或遙控器來操作設備，而可以直接用語音下達指令。
目前為止，多數的語音產品還沒有像人們預期的那樣給人機交互方式帶來本質性的影響。人們發現語音識別技術產品還存在著很多的問題。如語音聽寫技術對計算資源和存儲資源的要求較高，對于含有日音或非新聞類文本輸入的準確率不高。所以能否找到一種“合適的應用”決定了語音識別技術發展的前景。
無線移動互聯網的服務理念是結合Intemet和移動通信的技術優勢，在不受信息源的限制和用戶訪問時位置限制的同時，以統一的標準向用戶提供無處不在的信息網絡服務。依托無線移動互聯網概念，已經出現了許多新技術，如WAP、移動IP和藍牙技術等，這三種技術從手機、計算機以及數字設備出發，為我們展現了一個具有無窮想象空間的活動互聯世界。各種嵌入式設備的操作過程如下：用手機來采集用戶的語音指令并進行前端信號處理，然后利用藍牙技術把前端處理的中間結果傳送到相應的嵌入式設備上，該設備用語音識別芯片進行識別分析之后就可以做出正確的反應。
(4)其他研究方向無所不在的計算代表了計算機人機接口的發展方向，它是對以計算機為中心的桌面計算方式的革命。而這種交互方式的實現需要心理學的支持，需要各種計算技術的支持，并逐步體現在新的業界標準接口技術上。計算機本質上是一個可編程的機器，因此人們總期待它有更多的用途且用起來更加方便。我們現在的人機交互方式依舊很機械、很笨拙、很落后，因此，人們一直從不同角度探索更為自然的人機交互方式和技術手段。計算無所不在時代的一個新的研究方向還有如：智能環境，嵌入了多種感知、計算設備的物理空間能夠根據上下文識別人的身體姿態、手勢及語音等，進而判斷出人的意圖，來有效提高人們的工作和生活質量；多通道用戶界面及人類認知方面的研究，目的是讓人們能夠在任何時間、任何地點用更自然、高效的方式與互聯網上的任何計算裝置進行通信和交流的新一代網絡用戶界面；可穿戴的計算(wearable computing)，士兵身上佩戴了具備感知、通信、防備和進攻能力的裝置，與人的智能融合在一起就成為戰場上一個靈活完備的作戰系統等；信息設備([nil)matl‘orl Apt)liance)、移動計算(Mobile c0mputing)的研究方面，目前已經有一些成果，如自動監控老人的房間，可判斷老人出現的意外并及時通知相關人員等。
作為新興的邊緣學科，人機接口研究需要多學科的專家和學者協同工作。如著名的麻省理工學院媒體試驗室中有搞物理的，也有搞藝術的，而里面的學生大多背景是搞計算機的，感覺是藝術與技術結合的一個很好的研究環境，有條件和能力做一些看起來異想天開的研究與實驗。我們相信：在不久的將來，Pc機將成為提供基本的計算服務的智能化的小盒子，該計算服務可以通過Intnet得到實時的服務。你購買的小盒子將包含一個計算代理，它可以根據你的需求在網絡上為你找到合適的資源。技術的進步會使每個人都能夠使用，而不只是只有技術專家才能使用。實現了上述目標，這才是真正先進、和諧的人機接口設計。
2．人機接口設計不是只考慮硬件設計，從某種意義上講軟件接口設計更重要軟件接日是人一機之間的信息接口，從某種意義上講，它比硬件和工作環境更為重要。
優化軟件接口就是要合理設計和管理人一機對話的結構。對話的結構設計一般可分為初始設計、形式評價和總結評價三個階段。
人類工程學是一門新興的應用廣泛的綜合性邊緣學科，人類工程學告訴我們：①人在工程學系統中是主體，任何先進的機器都是由人設計并由人操縱的，所以系統工作效率的優劣、安全性，在很大程度上取決于人的工作狀況；人類工程學中要研究人對外界信息的感知等性，人對信息的加工、處理及思維能力，人的學習、記憶特性，人的自身約束力等；②人們通過視覺、聽覺、觸覺等認識外界事物，由大腦產生正確的思考，從而收集外界的信息；3操作者在操縱、監視設備時，從出現信號刺激到采取相應動作，存在一個反應時間。信息在神經系統中的傳輸，是由不同的感覺信道，傳輸不同的信息，如視覺系統的單個神經纖維能傳輸不同的顏色信息，信息的傳輸速率是一個重要的物理量。因此，設計人機接口，進行人機分工時，要充分發揮人、機的各自特點�？刹捎谩白钚�****”原則，即人承擔的工作量應盡量少或最少(傻瓜操作)，機器分擔的工作量應****；在****限度利用機器的同時，充分發揮人的積極因素。人機結合并充分注意人的主導地位，將有效地保證系統的可靠性和壽命。
(1)一般人機接口設計的原則 ①媒體****組合，媒體接口的成功并不在于僅向用戶提供豐富的媒體，而應在于了解媒體的功能和選擇方法的基礎上，在相關理論的指導下，在語義層上將各種媒體有機地結合起來以更有效地傳遞信息。②接口分析與規范，在人機接口設計中，首先應進行接口設計分析，即收集有關用戶及其應用環境信息以后，進行用戶特性_分析，用戶任務分析，記錄用戶有關系統的概念、術語，這項工作可與應用系統分析結合進行，分析任務中對接口設計要有接口規范說明，選擇接口設計類型，并確定設計的主要組成部分。由于人機接口是為適合人的需要而建立的，所以要清楚使用該接口用戶的類型，要了解用戶使用系統的頻率、用途及對用戶的綜合知識和智力的測試，這些均是用戶設計中的內容。在此基礎上產生任務規范說明，進行任務設計。任務設計的目的在于重新組織任務規范說明以產生一個更有邏輯性的編排。設計應精心地分別給出人與計算機的活動，使設計者較好地理解在設計一個接口時所遇到的問題，這樣形成系統操作手冊、訓練文件和用戶指南的基礎。在考慮用戶工作方式及系統環境和支持等因素下，精心任務設計。任務確定之后，要決定接口類型。目前有多種人機接口設計類型，各有不同的品質和性能，因此設計者要了解每種類型的優點和限制。大多數接口使用一種以上的設計類型。③圖標，用圖像代表功能非常容易學，容易用(鼠標操作)，語言獨立性強，編程較容易，有形成國際會話語言的趨勢：但占用屏幕可觀的空間，表達抽象概念描述力差，需文字解釋，需圖形硬件和軟件支 持。④表格填寫，使用速度快、易用、容易掌握，僅適合于數據輸入，是普通資料錄入中用得****泛的會話類型，用于顯示和恢復接口，編輯初始接口。⑤命令語言(單字命令到復雜語法的命令)，使用功能強，靈活，是接口可控制系統的****方法，對屏幕空間使用十分經濟但學習困難(學習代碼和語言條款)，用戶需要系統功能的某些知識，使用困難，研究該接口工作量大。⑥自然語言，自然的交流難于編程實現，語言識別困難，會出現二義性，輸入慢，在有限制的問題中使用，可用于用戶發出的會話。
(2)人機交互菜單屏幕設計的一些準則①按任務語義來組織菜單(單一菜單、線狀序列、樹狀結構、非循環和循l環的網絡結構；②廣而淺的菜單樹優先于窄而淺的菜單樹：③用圖形、數字或標題來顯示位置；④用選項名稱來做樹的標題；⑤根據含義將選項分組、排序；⑥選項力求簡短，以關鍵詞開始；⑦語法、布局、用詞前后一致；⑧允許超前鍵人、超前跳轉或其他快捷方式，允許跳轉到前層的菜單和主菜單；⑨考慮聯機求助、新穎選擇機制、響應時間、顯示速率和屏幕尺寸。
(3)人機交互對錯誤的處理在一個交互系統中，由于操作者的個人原因，經常會產生誤操作，包括鍵入錯誤、數據輸入錯誤等；同樣，在用戶編制的程序或設備連接時也可能會有錯誤。一個好的交互系統不能要求操作者不犯錯誤，但應該具有較強的處置各種錯誤能能力，除了在軟件設計時注意各種容錯機制、魯棒性技術及各種診斷措施以外，在計算機用戶接口上應提供各種避免用戶操作錯誤的提示及各種錯誤信息的分析。
1)資料錄入錯誤。在各類數據處理軟件中，資料錄入的錯誤是經常發生的薄弱環節為了減少用戶在錄入時的錯誤，應采用一系列措施。①對用戶輸入在屏幕上予以“回答”
�、趯τ脩粼谄聊簧系慕换ポ斎耄瑧峁⿻捍嫖募杂涗浫枯斎�，以便全部數據輸入完后或臨時需要時進行檢查和確認；③對用戶各種輸入應提供檢查；④對于數據庫中的重要資料必須進行嚴格的復查核對。
2)控制輸入�？刂戚斎氲膬热菖c用戶接口的風格、控制方式有關。在有的菜單選項用戶接口上，往往提供一組編號菜單項，用戶輸入一個號碼后，立即可進入該號指定的項目，采用這種方法雖然可以減少按鍵，提高操作效率，但在誤按號碼后將會引起錯誤。為此，設計時應該：④對錯誤命令應提供反饋信息，告訴用戶正確的命令格式及參數；②對文件操作的命令只對該文件的副本進行，以便在必要時仍可從文件的原稿中恢復；③對一些影響重大的命令需要由用戶再次確認；⑧建立命令的歷史文件，這是對系統進行恢復的最有效措施，它對于不同開發階段的錯誤情況獲取都是有用的。
3)錯誤信息。如何向用戶提供確切的錯誤信息是系統設計中的一個重要問題。一個好的用戶接口，不僅應該具有容錯、檢錯的能力，而且在錯誤出現后，應讓用戶清楚了解其錯誤的性質和位置，以便由用戶克服其錯誤，下面是有關錯誤信息的設計原則：①盡可能使錯誤信息準確和定位；②應指明用戶針對這類錯誤應如何做；③語言應簡潔、明確，盡可能用通俗易懂的詞匯；④對于錯誤信息應該根據系統的實際情況進行分層提示；⑤應保持錯誤信、。4）．人機接口設計的評價。評價是人機接口設計的重要組成部分，但往往被設計者忽視。通常評價在最后產品上進行，但若在系統設計初期就進行，或對原型進行評價，就能及早發現設計缺陷，避免人力、物力的浪費。對接口設計的質量評價通�？捎盟捻椈疽蠛饬浚孩俳涌谠O計是否有利于用戶目標任務的完成?②接日學習和使用是否容易?③接口使；效率如何?④設計的潛在問題有哪些?而對接口的總體設計和具體功能塊設計，則可用上面提到的各類接口設計準則根據其應用對象進行綜合測試。具體要求的接口品質，可按照以下幾項參考：①適應性；②有效性；③易學習性；④系統設備及功能使用面；⑤用戶滿意程度。接口評估采用的方法已由傳統的知覺經驗的方法，逐漸轉為科學的系統的方法進行。傳統經驗方法有如下幾種：①實驗方法；②監測方法，即觀察用戶行為；③調查方法。
總之，人機交互技術是指通過計算機輸入、輸出設備，以有效的方式實現人與計算機對話的技術。它包括機器通過輸出或顯示設備給人提供大量有關信息及提示請示等，人通過輸入設備給機器輸入有關信息及提示請示等，人通過輸入設備給機器輸入有關信息，回答問題等。人機交互技術是計算機用戶界面設計巾的重要內容之一。它與認知學、人機工程學、心理學等學科領域有密切的聯系。而人機合一是電腦領域的世界性技術難題，也就是使計算機為使用方式更加簡單和人性化，不必受到機器的束縛。以往必須通過鍵盤來操作計算機的傳統方式將被****改變，因此被認為是人機交互技術的一項重大突破。
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